Descripción General del PIC16F877

Descripción General del PIC16F877
2.- Descripción General del PIC16F877
2.1.- La Familia del PIC16F877
El microcontrolador PIC16F877 de Microchip pertenece a una gran familia de
microcontroladores de 8 bits (bus de datos) que tienen las siguientes
características generales que los distinguen de otras familias:
-
Arquitectura Harvard
Tecnología RISC
Tecnología CMOS
Estas características se conjugan para lograr un dispositivo altamente eficiente en
el uso de la memoria de datos y programa y por lo tanto en la velocidad de
ejecución.
Microchip ha dividido sus microcontroladores en tres grandes subfamilias de
acuerdo al número de bits de su bus de instrucciones:
Subfamilia
Base - Line
Mid – Range
High - End
•
•
instrucciones
33 instrucciones de12 bits
35 instrucciones de 14 bits
58 instrucciones de 16 bits
nomenclatura
PIC12XXX y PIC14XXX
PIC16XXX
PIC17XXX y PIC18XXX
Existen algunas excepciones, como el PIC16C5X que maneja 33 instrucciones
de 12 bits (posee empaquetados de 18 y 28 pines y se energiza con 2.5 volts)
Algunos autores manejan una “gama enana” consistente en los PIC12C508 y
PIC12C509 en empaque de 8 patitas y con un bus de instrucciones de 12 o de
14 bits.
Variantes principales
Los microcontroladores que produce Microchip cubren una amplio rango de
dispositivos cuyas características pueden variar como sigue:
-
Empaquetado (desde 8 patitas hasta 68 patitas)
Tecnología de la memoria incluída (EPROM, ROM, Flash)
Voltajes de operación (desde 2.5 v. Hasta 6v)
Frecuencia de operación (Hasta 20 Mhz)
Empaquetados
Aunque cada empaquetado tiene variantes, especialmente en lo relativo a las
dimensiones del espesor del paquete, en general se pueden encontrar paquetes
tipo PDIP (Plastic Dual In Line Package), PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier),
1
Descripción General del PIC16F877
QFP (Quad Flat Package) y SOIC (Small Outline I.C.) los cuales se muestran en
las figuras siguientes :
PDIP
SOIC
2
Descripción General del PIC16F877
Algunos Empaquetados de Circuito Integrado:
DIP (Dual In-Line Package)
= DIL (Dual In-Line)
PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier)
LCC (Leaded Chip Carrier)
QFP (Quad Flat Pack)
PQFP (Plastic Quad Flat Pack
Lidded)
TQFP (Thin Quad Flat Pack)
SOIC (Small Outline IC “Gull
Wing Style”)
SSOP (Shrunk Small Outline
Package)
TSSOP (Thin Shrunk Small
Outline Package)
Numeración de patitas en diferentes empaquetados:
DIL package
PLCC package
QFP package
PGA package
This numbering method is used for
these packages:
DIL (Dual In-Line)
DIP (Dual In-line Package)
SDIP (Shrink Dual In-line Package)
SO (Small Outline)
SOIC (Small Outline Integrated Circuit)
SOJ (Small Outline J-leaded)
SOP (Small Outline Package)
SSOP (Shrink Small Outline Package)
TSOP (Thin Small Outline Package)
This numbering method is
used for these packages:
PLCC (Plasic Leaded Chip
Carrier)
QFP (Quad Flat Package)
used by Motorola
PQFP (Plasic Quad Flat
Package) used by Motorola
This numbering method is used
for these packages:
QFP (Quad Flat Package)
PQFP (Plasic Quad Flat
Package)
PLCC (Plasic Leaded Chip
Carrier) used by Intel
This numbering method
is used for these
packages:
BGA (Ball Grid Array)
PGA (Pin Grid Array)
Nomenclatura
Además de lo mostrado en la tabla anterior, en el nombre específico del
microcontrolador pueden aparecer algunas siglas que dependen del rango de
voltaje manejado y del tipo de memoria ROM incluida, como se muestra en la
siguiente tabla:
Tipo de memoria
EPROM, OTP
ROM
Flash
Rango de voltaje
Estándar (4.5 a 6 volts)
Extendido (2.5 a 6 volts)
PIC16CXXX
PIC16LCXXX
PIC16CRXXX
PIC16LCRXXX
PIC16FXXX
PIC16LFXXX
3
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Oscilador
Los PIC de rango medio permiten hasta 8 diferentes modos para el oscilador. El
usuario puede seleccionar alguno de estos 8 modos programando 2 bits de
configuración del dispositivo denominados: FOSC1 y FOSC0, ubicados en un
registro especial de configuración en la localidad 2007H de la memoria de
programa:
Configuration word (2007H):
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
_________
CP1 CP0 DEBUG - WRT CPD LVP BODEN CP1 CP0 PWRTE WDTE FOSC1 FOSC0
En algunos de estos modos el usuario puede indicar que se genere o no una
salida del oscilador (CLKOUT) a través de una patita de Entrada/Salida. Los
modos de operación se muestran en la siguiente lista:
FOSC1
0
0
1
1
•
FOSC0
0
1
0
1
LP
XT
HS
RC
Modo de operación del oscilador
Baja frecuencia (y bajo consumo de potencia)
Cristal / Resonador cerámico externos, (Media frecuencia)
Alta velocidad (y alta potencia) Cristal/resonador
Resistencia / capacitor externos
Obs: Algunos PIC’s poseen un modo de oscilación que les permite usar una
resistencia y un capacitor interno calibrados para 4 Mhz.
Los tres modos LP, XT y HS usan un cristal o resonador externo, la diferencia sin
embargo es la ganancia de los drivers internos, lo cual se ve reflejado en el rango
de frecuencia admitido y la potencia consumida. En la siguiente tabla se muestran
los rangos de frecuencia así como los capacitores recomendados para un
oscilador en base a cristal.
Modo
Frecuencia típica
LP
32 khz
200 khz
100 khz
2 Mhz
4 Mhz
8 Mhz
10 Mhz
20 Mhz
XT
HS
Capacitores recomendados
C1
C2
68 a 100 pf
15 a 30 pf
68 a 150 pf
15 a 30 pf
15 a 30 pf
15 a 30 pf
15 a 30 pf
15 a 30 pf
4
68 a 100 pf
15 a 30 pf
150 a 200 pf
15 a 30 pf
15 a 30 pf
15 a 30 pf
15 a 30 pf
15 a 30 pf
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Cristal externo: En los tres modos mostrados en la tabla anterior se puede usar
un cristal o resonador cerámico externo. En la siguiente figura se muestra la
conexión de un cristal a las patitas OSC1 y OS2 del PIC.
OSC1
C1
A la lógica interna
SLEEP
XTAL
Rf
C2
A la lógica interna
OSC2
Circuito RC externo: En los modos RC y EXTRC el PIC puede generar su señal
oscilatoria basado en un arreglo RC externo conectado a la patita OSC1 como se
muestra en la siguiente figura:
Vdd
Rext
Fosc
OSC1
Reloj interno
Cext
Fosc/4
OSC2
Este modo sólo se recomienda cuando la aplicación no requiera una gran
precisión en la medición de tiempos.
Rangos.- La frecuencia de oscilación depende no sólo de los valores de Rext y
Cext, sino también del voltaje de la fuente Vdd. Los rangos admisibles para
resistencia y capacitor son:
Rext: de 3 a 100 Kohms
Cext: mayor de 20 pf
Oscilador externo.- También es posible conectar una señal de reloj generada
mediante un oscilador externo a la patita OSC1 del PIC. Para ello el PIC deberá
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Descripción General del PIC16F877
estar en uno de los tres modos que admiten cristal (LP, XT o HS). La conexión se
muestra en la siguiente figura:
Señal externa
OSC1
OSC2
Resistencia a tierra
para reducir ruido
Oscilador interno de 4Mhz.- En los PIC’s que poseen este modo de oscilación,
(modo INTRC) el PIC usa un arreglo RC interno que genera una frecuencia de 4
Mhz con un rango de error calibrable de ± 1.5%. Para calibrar el error de
oscilación se usan los bits CAL3, CAL2 , CAL1 Y CAL0 del registro OSCCAL.
Calibración del oscilador interno.- El fabricante ha colocado un valor de
calibración para estos bits en la última dirección de la memoria de programa. Este
dato ha sido guardado en la forma de una instrucción RETLW XX. Si no se quiere
perder este valor al borrar el PIC (en versiones EPROM con ventana) primero se
deberá leer y copiar. Es una buena idea escribirlo en el empaquetado antes de
borrar la memoria).
2.2.- Características generales del PIC16F877
La siguiente es una lista de las características que comparte el PIC16F877 con los
dispositivos más cercanos de su familia:
PIC16F873
PIC16F874
PIC16F876
PIC16F877
CPU:
- Tecnología RISC
- Sólo 35 instrucciones que aprender
- Todas las instrucciones se ejecutan en un ciclo de reloj, excepto los saltos que
requieren dos
- Frecuencia de operación de 0 a 20 MHz (200 nseg de ciclo de instrucción)
- Opciones de selección del oscilador
Memoria:
- Hasta 8k x 14 bits de memoria Flash de programa
- Hasta 368 bytes de memoria de datos (RAM)
- Hasta 256 bytes de memoria de datos EEPROM
6
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- Lectura/escritura de la CPU a la memoria flash de programa
- Protección programable de código
- Stack de hardware de 8 niveles
Reset e interrupciones:
- Hasta 14 fuentes de interrupción
- Reset de encendido (POR)
- Timer de encendido (PWRT)
- Timer de arranque del oscilador (OST)
- Sistema de vigilancia Watchdog timer.
Otros:
- Modo SLEEP de bajo consumo de energía
- Programación y depuración serie “In-Circuit” (ICSP) a través de dos patitas
- Rango de voltaje de operación de 2.0 a 5.5 volts
- Alta disipación de corriente de la fuente: 25mA
- Rangos de temperatura: Comercial, Industrial y Extendido
- Bajo consumo de potencia:
o Menos de 0.6mA a 3V, 4 Mhz
o 20 µA a 3V, 32 Khz
o menos de 1µA corriente de standby (modo SLEEP).
Periféricos:
Periférico
3 a 5 Puertos
paralelos
3 Timers
PIC16F873
PIC16F876
Timer0
Timer1
PIC16F874
PIC16F877
PortA,
B,C,D,E
Timer0
Timer1
Timer2
Timer2
PortA,B,C
Captura
Comparación
PWM
1 Convertidor A/D AN0,...,AN4
SSP
Puertos Serie
USART/SCI
ICSP
Puerto Paralelo
PSP
Esclavo
2 módulos CCP
Características
con líneas digitales programables individualmente
Captura
Comparación
PWM
AN0,...,AN7
SSP
USART/SCI
ICSP
PSP
Contador/Temporizador de 8 bits con pre-escalador de 8 bits
Contador/Temporizador de 16 bits con pre-escalador
Contador/Temporizador de 8 bits con pre-escalador y postescalador de 8 bits y registro de periodo
16 bits, 1.5 nseg de resolución máxima
16 bits, 200 nseg de resolución máxima
10 bits
de 10 bits, hasta 8 canales
Puerto Serie Síncrono
Puerto Serie Universal
Puerto serie para programación y depuración “in circuit”
Puerto de 8 bits con líneas de protocolo
2.3.- Diagrama de Bloques del PIC16F877
En la siguiente figura se muestra a manera de bloques la organización interna del
PIC16F877, Se muestra también junto a este diagrama su diagrama de patitas,
para tener una visión conjunta del interior y exterior del Chip.
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Descripción General del PIC16F877
13
Memoria de
Programa en
FLASH
Program Counter
14
Bus de programa
Bus de datos
8
Archivo de
registros en
RAM
Stack de 3 niveles
(13 bits)
PORTA
9
Registro de
Instrucciones
Mux
Direc.
8 indirecto
Reg FSR
7
Direc. directo
PORTB
Reg STATUS
8
Decodificación
de instrucciones
y control
Generación de
tiempo
Timer de encendido
(PWRT)
Timer de aranque del
oscilador (OST)
Reset de encendido
(POR)
Timer del watchdog
3
Mux
PORTC
8
Timer0
ALU
Brown-out Reset
Programación en
bajo voltaje
MCLR’
VDD,VSS
Timer1
RB0/INT
RB1
RB2
RB3/PGM
RB4
RB5
RB6/PGC
RB7/PGD
RC0/T1OSO/T1CKI
RC1/T1OSI/CCP2
RC2/CCP1
RC3/SCK/SCL
RC4/SDI/SDA
RC5/SDO
RC6/TX/CK
RC7/RX/DT
Reg W
Depurador In-circuit
OSC1/CLKIN
OSC2/CLKOUT
RA0/AN0
RA1/AN1
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T0CKI
RA5/AN4/SS’
Memoria de
datos
EEPROM
Timer0
PORTD
Timer0
RD0/PSP0
RD1/PSP1
RD2/PSP2
RD3/PSP3
RD4/PSP4
RD5PSP5
RD6/PSP6
RD7/PSP7
RE0/AN5/RD’
PORTE
Memoria de
datos
EEPROM
CCP1,2
RE1/AN6/WR’
RE2/AN7/CS’
Puerto Serie
Síncrono
USART
8
Descripción General del PIC16F877
2.4.- Descripción de la CPU
La CPU es la responsable de la interpretación y ejecución de la información
(instrucciones) guardada en la memoria de programa. Muchas de estas
instrucciones operan sobre la memoria de datos. Para operar sobre la memoria de
datos además, si se van a realizar operaciones lógicas o aritméticas, requieren
usar la Unidad de Lógica y Aritmética (ALU). La ALU controla los bits de estado
(Registro STATUS), los bits de este registro se alteran dependiendo del resultado
de algunas instrucciones.
Ciclo de instrucción
El registro Program Counter (PC) es gobernado por el ciclo de instrucción como se
muestra en la siguiente figura. Cada ciclo de instrucción la CPU lee (ciclo Fetch) la
instrucción guardada en la memoria de programa apuntada por PC y al mismo
tiempo ejecuta la instrucción anterior, esto debido a una cola de instrucciones
que le permite ejecutar una instrucción mientras lee la próxima:
Q1
Q2
Tcy1
Q3
Q4
Q1
Q2
Tcy2
Q3
Q4
OSC1
OSC2 / Tosc
CLKOUT
PC
Lee instrucción PC
Ejecuta instrucción PC-1
PC+1
Lee instrucción PC+1
Ejecuta instrucción PC
Como puede verse, cada ciclo de instrucción (Tcy = 4Tosc) se compone a su vez de
cuatro ciclos del oscilador (Tosc= 1/Fosc)). Cada ciclo Q provee la sincronización
para los siguientes eventos:
Q1: Decodificación de la instrucción
Q2: Lectura del dato (si lo hay)
Q3: Procesa el dato
Q4: Escribe el dato
Debido a esto cada ciclo de instrucción consume 4 ciclos de reloj, de manera que
si la frecuencia de oscilación es Fosc, Tcy será 4/Fosc.
Registros de la CPU.
Registro PC.- Registro de 13 bits que siempre apunta a la siguiente instrucción a
ejecutarse. En la siguiente sección se dan mayores detalles en el manejo de este
registro.
9
Descripción General del PIC16F877
Registro de Instrucción.- Registro de 14 bits. Todas las instrucciones se colocan
en él para ser decodificadas por la CPU antes de ejecutarlas.
Registro W.- Registro de 8 bits que guarda resultados temporales de las
operaciones realizadas por la ALU
Registro STATUS.- Registro de 8 bits, cada uno de sus bits (denominados
Banderas) es un indicador de estado de la CPU o del resultado de la última
operación como se indica en la siguiente figura:
R/W-0
R/W-0
R/W-0
R-1
R-1
R/W-x
R/W-x
R/W-x
____
PD
Z
DC
C
3
2
1
Bit 0
IRP
RP1
RP0
____
Bit 7
6
5
4
TO
* Notación:
R= Bit leíble W= Bit Escribible U= No implementado (se lee como 0)
-n= Valor después del Reset de encendido
Z.- Este bit se pone (=1) para indicar que el resultado de la última operación fue
cero, de lo contrario se limpia (=0)
C.- Bit de acarreo/préstamo’ de la última operación aritmética (en el caso de
préstamo (resta), el bit se invierte antes de guardarse)
__________ _
DC.- Acarreo/ prestamo proveniente del cuarto bit menos significativo. Funciona
igual que el bit C, pero para operaciones de 4 bits.
Las restas se realizan sumando el complemento a dos del segundo operando, por
ejemplo, para los datos 4FH y 25H:
Suma:
4FH
+25H
Resultado: 74 H
Bits C,DC:
0100 1111
+ 0100 0101
0 0111 0100
C=0, DC=1
Resta:
4FH
-25H
2AH
0100 1111
- 0100 0101
0100 1111
+ 1101 1011
1 0010 1010
C=0, DC=0
2.5.- Conjunto de Instrucciones de Rango Medio
En la siguiente tabla se resumen las 35 instrucciones que reconoce la CPU de los
PIC de medio rango, incluyendo su mnemónico, tiempo de ejecución, código de
máquina y afectación de banderas:
10
Descripción General del PIC16F877
Mnemónico
ADDWF f,d
ANDWF f,d
CLRF f
CLRW
COMF f,d
DECF f,d
DECFSZ f,d
INCF f,d
INCFSZ f,d
IORWF f,d
MOVF f,d
MOVWF f
NOP
RLF f,d
RRF f,d
SUBWF f,d
SWAPF f,d
XORWF f,d
BCF f,b
BSF f,b
BTFSC f,b
BTFSS f,b
ADDLW k
ANDLW k
CALL k
CLRWDT
GOTO k
IORLW k
MOVLW k
RETFIE
RETLW k
RETURN
SLEEP
SUBLW k
XORLW k
Descripción
Ciclos
Código de Máquina
Operaciones con el archivo de registros orientadas a bytes
00 0111 dfff ffff
1
Suma f + W
W AND f
Limpia f
Limpia W
Complementa los bits de f
Decrementa f en 1
Decrementa f, escapa si 0
Incrementa f en 1
Incrementa f, escapa si 0
W OR f
Copia el contenido de f
Copia contenido de W en f
No operación
Rota f a la izquierda
Rota f a la derecha
Resta f – W
Intercambia nibbles de f
W EXOR f
1
1
1
1
1
1(2)
1
1(2)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
00 0101 dfff ffff
00 0001 1fff ffff
00 0001 0xxx xxxx
00 1001 dfff ffff
00 0011 dfff ffff
Banderas
afectadas
C,DC,Z
Z
Z
Z
Z
Z
00 1011 dfff ffff
00 1010 dfff ffff
Z
00 1111 dfff ffff
00 0100 dfff ffff
00 1000 dfff ffff
Z
Z
00 0000 1fff ffff
00 0000 0xx0 0000
00 1101 dfff ffff
00 1100 dfff ffff
00 0010 dfff ffff
C
C
C,DC,Z
00 1110 dfff ffff
00 0110 dfff ffff
Z
Operaciones con el archivo de registros orientadas a bits
01 00bb bfff ffff
Limpia bit b en f
1
Pone bit b en f
Prueba bit b en f, escapa si 0
Prueba bit b en f, escapa si 1
1
1(2)
1(2)
01 01bb bfff ffff
01 10bb bfff ffff
01 11bb bfff ffff
Operaciones con literales y de control del programa
11 111x kkkk kkkk
1
Suma literal k + W → W
k AND W → W
Llamado a subrutina
Limpia timer del watchdog
Salto a la dirección k
k OR W → W
Copia literal a W
Retorna de interrupción
Retorna con literal k en W
Retorna de subrutina
Activa Modo standby
Resta k – W → W
k EXOR W → W
1
2
1
2
1
1
2
2
2
1
1
1
11 1001 kkkk kkkk
C,DC,Z
Z
10 0kkk kkkk kkkk
00 0000 0110 0100
____
____
TO , PD
10 1kkk kkkk kkkk
11 0000 kkkk kkkk
Z
11 00xx kkkk kkkk
00 0000 0000 1001
11 01xx kkkk kkkk
00 0000 0000 1000
00 0000 0110 0011
11 110x kkkk kkkk
11 1010 kkkk kkkk
____
____
TO , PD
C,CD,Z
Z
d = 0 destino W
Notación: d= destino del resultado 
d = 1 destino registro
f =dirección del registro (memoria RAM), b= número de bit (0 a 7), k= dato de 8 bits
Descripción de algunas instrucciones.
Para obtener la descripción detallada de cada instrucción de la tabla anterior se
deberá consultar la sección 29 del manual del fabricante (PICmicro Mid-Range
MCU Reference Manual). A continuación sólo se ejemplificarán algunas
instrucciones con el propósito de clarificar la operación que realizan.
11
Descripción General del PIC16F877
Ejemplo 1.- Para realizar la suma y la resta mencionadas en la sección anterior (4Fh+25h y 4Fh25h) se pueden usar las siguientes instrucciones:
Suma
...
Resta
MOVLW 0x4F
ADDLW 0x25
;carga el primer sumando en W
;suma W+25h y guarda el resultado en W
MOVLW 0x25
SUBLW 0x4F
;carga el sustraendo en W
;Resta 4Fh-W y guarda el resultado en W
En el siguiente ejemplo se ejemplifica el efecto de algunas instrucciones sobre el
registro W, sobre el registro de propósito general 20h de memoria RAM.
Ejemplo 2.- Se anota como comentario a un lado de cada instrucción como queda el contenido de
W, del registro 20h y de las banderas C, DC y Z:
inicio
MOVLW 0xF4
;W=F4h, 0x20= ??, C=?, DC=?, Z=?
ADDLW 0x0B
;W=FFh, 0x20= ??, C=0, DC=0, Z=0
MOVWF 0X20
;W=FFh, 0x20=FFh, C=0, DC=0, Z=0
INCF 0x20,1
;W=FFh, 0X20=00h, C=0, DC=0, Z=1
INCF 0X20,0
;W=01h, 0x20=00h, C=0, DC=0, Z=0
COMF 0X20,1
;W=01h, 0x20=FFh, C=0, DC=0, Z=0
XORWF 0x20,1
;W=01h, 0x20=FEh, C=0, DC=0, Z=0
MOVF 0x20,0
;W=FEh, 0x20=FEh, C=0, DC=0, Z=0
;(El ensamblador permite escribir esta última como MOVFW 0x20)
DECF 0x20,1
;W=FEh, 0x20=FDh, C=0, DC=0, Z=0
ANDWF 0x20,1
;W=FEh, 0x20=FCh, C=0, DC=0, Z=0
RLF 0x20,1
;W=FEh, 0x20=F8h, C=1, DC=0, Z=0
SWAPF 0x20,1
;W=FEh, 0x20=8Fh, C=1, DC=0, Z=0
BCF 0x20,3
;W=FEh, 0x20=87h, C=1, DC=0, Z=0
BSF 0x20,5
;W=FEh, 0x20=A7h, C=1, DC=0, Z=0
Formato General de las Instrucciones.
Cada instrucción en lenguaje de máquina (binario) del PIC contiene un código de
operación (opcode) el cual puede ser de 3 a 4 o 6 bits, dependiendo del tipo de
instrucción.
A continuación se describe el formato para cada tipo de instrucción de los PIC de
rango medio:
Operaciones con el archivo de registros orientadas a bytes
13
8
Opcode
7
d
6
0
f (dirección del registro)
El bit d especifica el destino del resultado de la operación:
d = 0: destino W
d = 1: destino f
f = dirección de 7 bits del archivo de registros.
12
Descripción General del PIC16F877
Operaciones con el archivo de registros orientadas a bits
13
10
Opcode
9
7 6
b (bit #)
0
f (dirección del registro)
b : Especificación en tres bits del bit sobre el que se va a operar
f = dirección de 7 bits del archivo de registros.
Operaciones con literales y de control
Formato general:
13
8 7
0
Opcode
k (Literal)
k : Literal = Valor de un operando de 8 bits
Formato para CALL y GOTO:
13
11 10
Opcode
0
k (Literal)
k : Literal = Valor de un operando de 8 bits
2.6.- Organización de la memoria del PIC
Los PIC tienen dos tipos de memoria: Memoria de Datos y Memoria de programa,
cada bloque con su propio bus: Bus de datos y Bus de programa; por lo cual cada
bloque puede ser accesado durante un mismo ciclo de oscilación.
La Memoria de datos a su vez se divide en
-
Memoria RAM de propósito general
Archivo de Registros (Special Function Registers (SFR))
2.6.1.- La Memoria de Programa
Los PIC de rango medio poseen un registro Contador del Programa (PC) de 13
bits, capaz de direccionar un espacio de 8K x 14, como todas la instrucciones son
de 14 bits, esto significa un bloque de 8k instrucciones. El bloque total de 8K x 14
de memoria de programa está subdividido en 4 páginas de 2K x 14. En la
siguiente figura se muestra esta organización.
13
Descripción General del PIC16F877
Dirección
0000h
...
0004h
0005h
...
07FFh
Vector de Reset
...
Vector de interrupción
Página 0
0800h
...
0FFFh
Página 1
1000h
...
17FFh
Página 2
1800h
...
1FFFh
Página 3
Observación1: No todos los PIC tienen implementado todo el espacio de 8K de
memoria de programa (Consultar las hojas de datos del PIC específico).
Observación2: El fabricante puede grabar datos de calibración en localidades de
memoria de programa por lo que se deberán anotar en papel antes de borrar los
dispositivos con ventana transparente.
Vector de Reset.- Cuando ocurre un reset el contenido del PC es forzado a cero,
ésta es la dirección donde la ejecución del programa continuará después del reset,
por ello se le llama “dirección del vector de reset”.
Vector de interrupción.- Cuando la CPU acepta una solicitud de interrupción
ejecuta un salto a la dirección 0004h, por lo cual a ésta se le conoce como
“dirección del vector de interrupción”. El programador deberá colocar en esta
dirección la Rutina de Atención a la Interrupción (Interrupt Service Routine
(ISR))., o bien un salto al inicio de ella.
El registro PCLATH no es modificado en esta circunstancia, por lo cual habrá que
tener cuidado al manipular el registro PC (saltos y llamadas a subrutina) dentro de
la Rutina de Atención a la Interrupción
Manejo del Contador del Programa (PC)
El registro contador del programa (PC) especifica la dirección de la instrucción que
la CPU buscará (fetch) para ejecutarla.
14
Descripción General del PIC16F877
El PC consta de 13 bits, separados en dos partes: como se muestra en la figura
siguiente
PCH
12
PCL
8
7
0
PC
El byte de orden bajo es llamado el registro PCL, mientras que el byte de orden
alto es llamado registro PCH. Este último contiene los bits PC<12:8> y no se
puede leer o escribir directamente Todas las actualizaciones al registro PCH
deben ser hechas a través del registro PCLATH.
En la siguiente figura se ilustran las cuatro situaciones y las maneras
correspondientes en que el PC puede ser actualizado.
Nota: PCLATH nunca es actualizado con el contenido de PCH
15
Descripción General del PIC16F877
Paginación
Para saltar entre una página y otra, los bits más significativos del PC deberán ser
modificados. Debido a que las instrucciones GOTO y CALL sólo pueden
direccionar un bloque de 2K (pues usan una dirección de 11 bits) deben existir
otros dos bits que acompleten los 13 bits del PC para moverse sobre los 8K de
memoria de programa.
Estos dos bits extra se encuentran en un SFR denominado PCLATH (Program
Counter Latch High) en sus bits PCLATH<4:3>. Por esto antes de un GOTO o un
CALL el usuario deberá asegurarse que estos bits apunten a la página deseada.
Si las instrucciones se ejecutan secuencialmente el PC cruza libremente los
límites de página sin necesidad de que el usuario escriba en el PCLATH
Memoria de Stack
La memoria de stack es una area de memoria completamente separada de la
memoria de datos y la memoria de programa. El stack consta de 8 niveles de 13
bits cada uno. Esta memoria es usada por la CPU para almacenar las direcciones
de retorno de subrutinas. El apuntador de stack no es ni leíble ni escribible.
Cuando se ejecuta una instrucción CALL o es reconocida una interrupción el PC
es guardado en el stack y el apuntador de stack es incrementado en 1 para
apuntar a la siguiente posición vacía. A la inversa, cuando se ejecuta una
instrucción RETURN, RETLW o RETFIE el contenido de la posición actual del
stack es colocado en el PC y el apuntador de stack es decrementado en 1.
Nota 1: PCLATH no se modifica en ninguna de estas operaciones
Nota 2: Cuando el apuntador de stack ya está en la posición 8 y se ejecuta otro
CALL se reinicia a la posición 1 sobrescribiendo en dicha posición. No existe
ningún indicador que avise de esta situación. Así que el usuario deberá llevar
el control para que esto no ocurra.
2.6.2.- La Memoria de Datos
La memoria de datos consta de dos áreas mezcladas y destinadas a funciones
distintas:
• Registros de Propósito Especial (SFR)
• Registro de Propósito General (GPR)
Los SFR son localidades asociadas específicamente a los diferentes periféricos y
funciones de configuración del PIC y tienen un nombre específico asociado con su
función. Mientras que los GPR son memoria RAM de uso general.
16
Descripción General del PIC16F877
Bancos de memoria
Toda la memoria de datos está organizada en 4 bancos numerados 0, 1, 2 y 3.
Para seleccionar un banco se debe hacer uso de los bits del
registro
STATUS<7:5> denominados IRP, RP1 y RP0.
Hay dos maneras de acceder a la memoria de datos: Direccionamiento directo e
indirecto. La selección de bancos se basa en la siguiente tabla
Direcc. Indirecto (IRP)
RP1:RP0
00
01
10
11
0
1
Banco
0
1
2
3
Cada banco consta de 128 bytes (de 00h a 7Fh). En las posiciones más bajas de
cada banco se encuentran los SFR, y arriba de éstos se encuentran los GPR.
Toda la memoria de datos está implementada en Ram estática.
Direccionamiento Directo
Para acceder una posición de memoria mediante direccionamiento directo, la CPU
simplemente usa la dirección indicada en los 7 bits menos significativos del código
de operación y la selección de banco de los bits RP1:RP0 como se ilustra en la
siguiente figura.
17
Descripción General del PIC16F877
Direccionamiento indirecto
Este modo de direccionamiento permite acceder una localidad de memoria de
datos usando una dirección de memoria variable a diferencia del direccionamiento
directo, en que la dirección es fija. Esto puede ser útil para el manejo de tablas de
datos.
El registro INDF.- En la figura anterior se muestra la manera en que esto se
realiza. Para hacer posible el direccionamiento indirecto se debe usar el registro
INDF. Cualquier instrucción que haga un acceso al registro INDF en realidad
accesa a la dirección apuntada por el registro FSR (File Select Register).
La selección de banco en el caso de direccionamiento indirecto se realiza
mediante los bits IRP (STATUS<7>) y el bit 7 del registro FSR, como se muestra
en la figura.
El registro INDF mismo al leerse de manera indirecta (con FSR=0) producirá un
cero. Y al escribirse de manera indirecta no es afectado.
A continuación se muestra un ejemplo del uso de este direccionamiento para
limpiar las localidades RAM 20h a 2Fh.
Ejemplo 3.- Blanqueo de un bloque de memoria de datos desde la localidad 20h a la localidad
2Fh
CLRF STATUS ;Selecciona Banco cero
MOVLW 0X20 ;carga valor de apuntador a RAM
MOVWF FSR
;inicializa apuntador
Sigue
CLRF INDF
;limpia localidad apuntada por FSR
INCF FSR,F ;incrementa apuntador
BTFSS FSR,4 ;si ya terminó escapa a continuar
GOTO sigue ;si no repite
Continúa
...
En el siguiente ejemplo se muestra la manera como se switchea mediante
instrucciones dentro del programa de un banco a otro
Ejemplo 4.- Switcheo entre bancos de memoria RAM
CLRF STATUS
…
BSF STATUS,5
…
BSF STATUS,6
…
BCF STATUS,5
…
;Limpia registro STATUS (Banco 0)
;RP0=1, (Banco 1)
;RP1=1, (Banco 3)
;RP0=0, (Banco 2)
El Archivo de Registros
Aunque el archivo de registros en RAM puede variar de un PIC a otro, la familia
del PIC16F87x coincide casi en su totalidad. En la siguiente figura se muestra a
18
Descripción General del PIC16F877
detalle el mapa de este archivo de registros y su organización en los cuatro
bancos que ya se describieron.
Dirección
00h
01h
02h
03h
04h
05h
06h
07h
08h
09h
0Ah
0Bh
0Ch
0Dh
0Eh
0Fh
10h
11h
12h
13h
14h
15h
16h
17h
18h
19h
1Ah
1Bh
1Ch
1Dh
1Eh
1Fh
20h
registro
INDF(*)
TMR0
PCL
STATUS
FSR
PORTA
PORTB
PORTC
PORTD(1)
PORTE(1)
PCLATH
INTCON
PIR1
PIR2
TMR1L
TMR1H
T1CON
TMR2
T2CON
SSPBUF
SSPCON
CCPR1L
CCPR1H
CCP1CON
RCSTA
TXREG
RCREG
CCPR2L
CCPR2H
CCP2CON
ADRESH
ADCON0
Dirección
registro
Dirección
registro
Dirección
registro
80h
INDF(*)
100h
INDF(*)
180h
INDF(*)
81h OPTION_REG
101h
TMR0
181h OPTION_REG
82h
PCL
102h
PCL
182h
PCL
83h
STATUS
103h STATUS
183h
STATUS
84h
FSR
104h
FSR
184h
FSR
85h
TRISA
105h
185h
86h
TRISB
106h
PORTB
186h
TRISB
87h
TRISC
107h
187h
88h
TRISD(1)
108h
188h
89h
TRISE(1)
109h
189h
8Ah
PCLATH
10Ah PCLATH
18Ah
PCLATH
8Bh
INTCON
10Bh
INTCON
18Bh
INTCON
8Ch
PIE1
10Ch EEDATA
18Ch
EECON1
8Dh
PIE2
10Dh
EEADR
18Dh
EECON2
8Eh
PCON
10Eh EEDATH
18Eh RESERVADO(2)
8Fh
10Fh EEADRH
18Fh RESERVADO(2)
90h
110h
190h
91h
SSPCON2
111h
191h
92h
PR2
112h
192h
93h
SSPADD
113h
193h
94h
SSPSTAT
114h
194h
95h
115h
195h
Registros
96h
116h
196h
Registros de
de
97h
117h
197h
propósito
propósito
general (16
98h
TXSTA
118h
198h
general (16
bytes)
99h
SPBRG
119h
199h
bytes)
9Ah
11Ah
19Ah
9Bh
11Bh
19Bh
9Ch
11Ch
19Ch
9Dh
11Dh
19Dh
9Eh
ADRESL
11Eh
19Eh
9Fh
ADCON1
11Fh
19Fh
A0h
120h
1A0h
Registros
Registros de
Registros de
de
Registros de
propósito
propósito
propósito
propósito
General
General
General
General
(80 bytes)
(80 bytes)
(80 bytes)
(96 bytes)
EFh
16Fh
1EFh
Acceso a
Acceso a regs
Acceso a regs
F0h
170h regs 70h–
1F0h
70h–7Fh
70h–7Fh
7Fh
7Fh
FFh
17Fh
1FFh
Banco 0
Banco 1
Banco 2
Banco 3
Notas: (1): Estos registros no están implementados en el PIC16F876
(2): Estos registros están reservados, manténgalos limpios
(*) no es un registro físico
Localidades de memoria de datos no implementadas, se leen como ‘0’
Cada uno de los registros de propósito especial, está asociado a un dispositivo
interno del µcc. En el siguiente capítulo se tratará con detalle el uso de cada uno
de estos dispositivos y de los registros asociados a él.
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